Глинистые породы

Глинистые породы

Глинистые породы сложены глинистыми минералами более чем на 50%. Большая их часть имеет размеры 0,01–0,001 мм. В качестве примеси может присутствовать различный материал обломочного и хемогенного происхождения.

Среди глинистых пород наиболее распространены глины, аргиллиты и глинистые сланцы.

Глины – это породы, которые держатся в куске, благодаря межмолекулярным силам и сцеплению между тончайшими частицами. Они имеют высокую пористость, достигающую 50–60%. Цвет пород белый, темно-серый, желтый, желто-бурый, буро-красный, голубовато-зеленый, черный и др. Структуры их пелитовые. Текстуры пород однородные и неоднородные (слоистые, пятнистые, сетчатые), ориентированные или с беспорядочным расположением частиц, волокнистые, конгломератовидные, брекчиевидные, микропористые. Особые свойства: породы мягкие (чертятся ногтем), рыхлые, землистые, издающие глинистый запах, поглощающие влагу и прилипающие к языку, при увлажнении пластичные. При скачивании водой глины разбухают, размокают в воде, а усыхая, уменьшаются в объеме. Смоченная водой глина скатывается между пальцами в жгутик, На сухой поверхности жирных глин, при проведении ногтем, остается блестящий след. Тощие глины не полируются ногтем. Минеральный состав глин разнообразен. Наиболее часто встречаются каолинитовые, гидрослюдистые, монтмориллонитовые и полиминеральные глины. Отличительные признаки: глина походит на бокситы. Отличие – боксит тощий на ощупь и не образует пластичной массы при смачивании водой. Своеобразный отличительный признак имеют бентонитовые (монтмориллонитовые) глины. От похожих бокситов отличаются образованием пластичной массы при смачивании водой. Происхождение: принято выделять три генетических типа глин – остаточные, переотложенные и водно-осадочные.

Аргиллиты – это сцементированные, камнеподобные, уплотненные глинистые породы. Цвет их серый, темно-серый, зеленовато-серый, бурый, коричневый, реже красный и пестрый. Структуры пород пелитовые. Текстуры слоистые, однородные, плотные, беспорядочные, часто ориентированные. Особые свойства: породы имеют среднюю твердость (чертятся ножом), неровный излом, издают землистый запах, пластичностью не обладают, в воде не размокают, не гигроскопичны.

Минеральный состав пород разнообразен. В нем преобладают гидрослюдистые, каолинитовые, монтмориллонитовые и обломочные компоненты, часто присутствует захороненное органическое вещество. От глин отличаются твердостью и неразмокаемостью в воде. Происхождение: аргиллиты являются продуктами диагенетических и катагенетических преобразований разных глин. Чем больше степень преобразования, тем плотнее и тверже аргиллиты.

Глинистые сланцы – это сланцеватые глинистые породы, не размокающие в воде и имеющие ничтожную пористость (менее 1–2%). Цвет пород серый, темно-серый, реже светлый и пестрый. Темный цвет обычно обусловлен наличием органического вещества гумусовой, сапропелевой и битуминозной природы. Структуры пород пелитовые. Текстуры сланцеватые, легко раскалывающиеся на тонкие плитки толщиной в несколько миллиметров, обычно ориентированные. Особые свойства: излом пород ровный, гладкий по сланцеватости и занозистый поперек сланцеватости. Поверхность излома имеет шелковистый отлив за счет ориентированных глинистых частиц. Породы плотные средней твердости (чертятся ножом), не обладающие пластичностью в гигроскопичностью и имеющие запах глины. Минеральный состав: присутствуют гидрослюды, каолинит и другие глинистые минералы, встречаются новообразования серицита, хлорита, карбонатов, вторичного кварца. Происхождение: глинистые сланцы являются продуктами метагенеза разнообразных глинистых пород. Повышающиеся градиенты температур и давлений при погружении глинистых пород под толщи вышележащих осадков приводят к уплотнению пород, в также частичной перекристаллизации глинистых минералов, сопровождающейся изменением их структуры и появлением ориентированности. Первичная и новообразованная ориентированность глинистых минералов, наличие битуминозного органического вещества способствуют проявлению рассланцовки в породах. Последняя может быть и результатом хрупких деформаций, возникающих под действием направленного стрессового давления.

Характерными особенностями глинистых сланцев является: сланцеватость, параллельная или секущая к направлению слоистости, повышенная твердость и удельный вес, шелковистый блеск на плоскостях скола, неразмокаемость в воде.

Наиболее распространены в стратисфере, составляя до 60% ее объема. Являются полидисперсными, но частицы диаметром менее 0,005 мм составляют не менее 50%. Главными в составе глин являются глинистые минералы – каолинит, монтмориллонит, нонтронит, галлуазит, сепиолит, минералы группы слюд, ряда хлоритов.

Это гидратированные алюмосиликаты, часто с частичным замещения алюминия железом и марганцем, обычно тонкозернистые, тонкодиспесрные, включают палыгорскит, хлорит, глауконит, опал. Отличаются высоким содержанием глинозема Al2O3 (20-50%). Минеральный состав глин может быть олигомиктовым – преимущественно гидрослюдистые, монтмориллонитовые, каолинитовые глины. Полимиктовые глины содержат два или несколько глинистых минералов. Обычно отмечается переменное количество песчаной и алевритовой примеси и различные аутигенные неглинистые минералы – карбонаты, сульфаты, сульфиды, гидроксиды железа и др. Структура чистых глинистых пород чешуйчатая, пелитовая. Неоднородные плохоотмученные глины с примесью частиц песчаной и алевритовой размерности имеют алевропелитовую, псаммопелитовую структуру.

Текстуры глин довольно однообразны. Выделяются массивные неслоистые глины и разные типы слоистости. Слоистость обычно горизонтальная, реже волнистая, сплошная или прерывистая. Подчеркиваются различиями окраски, структуры, нередко линзочками и прослойками алеврита, песка, параллельным расположением растительных остатков, раковин, углефицированной растительной органики и пр. Правильная однотипная ориентировка глинистых частиц, осаждающиеся из суспензии, приводит к образованию плоскопараллельных текстур. Участие процессов коагуляции в накоплении глинистого вещества определяет возникновение хлопьевидных, пятнистых, сетчатых текстур.

Глины по условиям образования делятся на остаточные (элювиальные) и нормально-осадочные, или водно-осадочные. Остаточные глины – это глины кор выветривания, почв и остающиеся на месте после растворения известняков и выщелачивания из них карбонатного материала. Осадочные, седиментационные глины возникают за счет переноса и отложения их механических взвесей, суспензий, коллоидов продуктов выветривания различных пород.

Хемогенный способ образования глинистого вещества включает одновременное осаждение в морских и озерных водоемах коллоидов глинозема и кремнезема, адсорбцию катионов – калия, магния, железа и других из воды. Обычно, при образовании глин в водных бассейнах дейсвуют одновременно как осаждение из взвесей, суспензий, так и разрушение коллоидных систем.

По условиям, обстановкам образования выделяется несколько типов глин.

Морские глины. Накапливаются на шельфе, в заливах, бухтах, в удаленных от берега частях морского бассейна, включая центральные. Обычно гидрослюдистого, гидрослюдисто-монтмориллонитового состава. Содержат органические остатки, раковины, скелеты морских животных, водоросли. Глины глубоководных областей включают остатки диатомей, радиолярий, фораминифер и других микроорганизмов. Морские глины слагают мощные слоистые толщи или отдельные пласты среди других пород.

В озерных и озерно-болотных водоемах гумидных областей формируются каолиновые или гидрослюдистые глины, чему способствует кислая реакция пресных вод, обогащенных гумусовыми соединениями.

В засоленных лагунах и озерах аридных засушливых областей глины гидрослюдистые, монтмориллонитовые, палыгорскит-сепиолитовые часто с четко выраженной горизонтальной слоистостью находятся в ассоциации с доломитами, пластами, слоями соленосно-гипсоносных пород – калийных солей и других эвапоритов.

Глины, сформированные в речных долинах, имеют линзовидное залегание, плохую сортировку, перемежаются со слойками алеврита, тонкозернистого песка. Минеральный состав изменчив, чаще каолинит гидрослюдистый, монмориллонит гидрослюдистый.

Пролювиальные и делювиальные глинистые отложения плохо отсортированы, часто массивной текстуры, разнообразны по минеральному составу, большей частью буроцветные, красноцветные. Залегают в виде изменчивых по мощности и по простиранию линз, пластов, прослоек. Текстуры массивные, муаровые, гнездовидные.

Элювиальные глины (коры выветривания) образуют сплошной покров, линейно вытянутые полосы, пятна, заполняют углубления в породах, подвергнутых выветриванию. Минеральный тип глинистой массы зависит от климатических условий, состава первичного субстрата, интенсивности и глубины проработки материнских пород. Пестроцветные, белые, желтые, различных оттенков красного цвета. Часто сохраняют реликты первичной текстуры и структуры разрушающихся пород.

Глинистый осадок, ил, при диагенезе переходит в глину.

Стадия диагенеза для глинистых осадков характеризуется уплотнением, слабым обезвоживанием, частичной перекристаллизацией, упорядочением ориентировки глинистых частиц, иногда образованием конкреционных (желвакообразных) текстур. Наибольшему воздействию по мере уплотнения подвержена вода, переходная от связанной к свободной – осмотически поглощенная и капиллярная, а также свободная вода микропор. Связанная вода, входящая в структуру глинистых минералов, частично высвобаждается при метагенезе. Э. Ф. Емлин по степени уплотнения и литификации выделяет такой ряд глинистых новообразований: суспензии – илы – аргиллиты – глинистые сланцы – филлиты. За глиной в этом таксономическому ряду следует аргиллит. Согласно имеющимся определениям, аргиллиты – это плотные дегидратизированные камнеподобные глинистые породы, не размокающие в воде, в отличие от глин. Глины обладают высокой пористостью, хорошо поглощать воду, делаясь пластичными. Превращение глины в аргиллиты происходит при позднем катагенезе под влиянием возрастающего геостатического давления или тектонического сжатия. Основные процессы – дегидратация, начальная перекристаллизация седиментогенного и диагенетического глинистого вещества, образование трещинных карбонатов, различных цеолитов и др., возникают смешанно-слойные минеральные образования, происходят гидрослюдизация, хлоритизация.

В дальнейшем при метаморфизме аргиллиты переходят в глинистые сланцы.

Министерство образования и науки Украины

Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина

Геолого-географический факультет

Кафедра петрографии, минералогии и полезных ископаемых

Курсовая работа

по литологии

на тему «Глинистые породы»

Составила студентка гр. ГИ-41

Белоус О.М.

Руководитель: Доц. Клевцов А.А.

Харьков 2010 г

Введение

Классификация глин

Номенклатура глинистых пород

Структуры и текстуры глинистых пород

Атомная структура, состав и группы глинистых минералов

Элементы, составляющие глины

Синтез

Гидротермальное образование

Выветривание и почвы

Бентониты

Современные осадки

Глинистые минералы – индикаторы условий осадконакопления

Метаморфизм глинистых пород

Месторождения

Заключение

Список литературы

Введение

Глинистые породы — уплотненные (связные) скопления мельчайших частиц разрушенных пород (“породной муки”), состоящие преимущественно из глинистых минералов.

Минералы глин представлены тонкими минеральными частичками слоистых силикатов (менее 0,05мм в поперечнике) обычно чешуйчатого габитуса с весьма совершенной спайностью. Образуются они при разложении силикатных минералов. Наиболее известные из минералов глин -снежно-белый каолинит и монтмориллонит. Также сюда относятся монотермит, галлуазит, гидрослюды, иногда палыгорскит.

Хотя в глинистых породах частицы в основной массе имеют размер менее 0,004 мм, обычно в них присутствует достаточное количество частиц алевритовой размерности. Большинство этих пород представляет собой смесь двух кластических силикатных материалов – горную муку и глину. Многие ледниковые глины и эоловые пылевые накопления сложены в основном частицами кварца, полевого шпата и слюды; этот материал известен как горная мука, он почти не отличается от материала песков, за исключением размера частиц.

Собственно глины состоят из тончайших чешуйчатых кристаллов минералов, образующихся при выветривании полевых шпатов и других разрушающихся минералов. Эти породы существенно отличаются по составу и свойствам от более крупнозернистых осадков. Помимо глинистых минералов в глинах в качестве акцессорных компонентов в различных количествах обычно присутствуют хемогенные образования (сидерит, кальцит), органические вещества и разнообразные коллоиды. Очевидно, что по мере увеличения количества неглинистых минералов возрастает их роль в определении свойств глин.

Глины используются в производстве керамики, бумаги, резины, катализаторов и др. Глины весьма важны для многих областей деятельности человека, например для сельского хозяйства и инженерного дела. Для каждой области применения глин существуют специфические требования к различному сочетанию свойств.

Классификация глин

Глины классифицируют по составу, происхождению, окраске, по их практичному использованию. Если один из минералов преобладает, глины называют по этому минералу – каолинитовая, галлуазитовая и т.д.

По характеру технических требований промышленности среди глин выделяют четыре наиболее важные группы: легкоплавкие, огнеупорные и тугоплавкие; каолины; адсорбционные (высокодисперсные монтмориллонитовые).

Легкоплавкие глины – полиминеральные, обычно железисто- монтмориллонитовые и гидрослюдистые (часто с примесью песка и органических веществ), показатель огнеупорности менее 13500 С.

Огнеупорные и тугоплавкие глины характеризуются высоким содержанием глинозема (20-42%), высокой связующей способностью; имеют мономинеральный состав (каолинитовый или монотермитовый) и огнеупорность не ниже 15800 С.Тугоплавкие Г. не выдержаны по минеральному составу и имеют огнеупорность от 1350 до 15800 С.

Каолин – разновидность глин, сложенная преимущественно каолинитом,; не имеет пластичности, высокой дисперсности и значительной связующей способности.

Адсорбционные Г. По минералогическому составу в основном монтмориллонитовые, отличаются повышенной связующей способностью. К этой группе относят бентониты.

По окраске различают желтые, голубые, красные или бурые, зеленые, черные глины.

Номенклатура глинистых пород

Аргиллиты — неслоистые породы, состоящие преимущественно из одного или многих глинистых минералов. Именно для этой группы пород применяется обычно удачный термин «глина». Однако слово «глина» обозначает также и продукты выветривания, или, сами глинистые минералы, материал вулканической и гидротермальной природы, поэтому, когда нужно указать, что речь идет о породе, следует говорить «аргиллит».

Глинистые сланцы, или слоистые аргиллиты. Их слоистость возникла в процессе осадконакопления.

Сланцы. Любая порода, рассланцованная под влиянием механического воздействия, является сланцем. Сланцеватость не зависит от слоистости, характерной для глинистых сланцев и обусловленной плоскостями напластования. Понятно, что оба типа отдельности могут присутствовать одновременно. Крупные сланцеватые серии называются иногда «филлитами». Если порода распадается на крупные тонкие плитки, ее называют «кровельным сланцем».

Мергели. Между глинами и карбонатными породами существуют переходные разности, которые называют мергелями. Глинистые известняки в отличие от мергелей уплотнены и консолидированы.

Термины «глинистый мергель», «мергелистая глина», «мергелистый известняк» являются синонимами.

Для пород, карбонатная часть которых представлена доломитом, удобно использовать выражения «доломитовая глина», «доломитовый мергель» и «глинистый доломит».

Песчаные аргиллиты. Существуют переходные формы между глинами с одной стороны, песками и песчаниками с другой. Можно говорить о песчаных глинах, песчаных глинистых сланцах, песках, глинистых песчаниках.глинистых

Структуры и текстуры глинистых пород

Под структурой глин подразумевают распределение компонентов породы по гранулярному составу, форму частиц, их пространственную ориентировку по отношению друг к другу и силы сцепления, соединяющие их вместе.

Различают структуры в сечении, перпендикулярном к наслоению, и структуры в сечении, параллельном наслоению.

Структуры в сечении, перпендикулярном к наслоению, разделяются на:

1) гемогенные, если напластование или слоистость не выражены;

2) ориентированные, если слоистые силикаты имеют отчетливую ориентировку, возникшую при осадконакоплении, диагенезе и т.д.

3) слоистые, если порода состоит из чередующихся слойков;

4) циклические, если в породе наблюдается ритмическое чередование, например, в ленточных глинах, в ленточных мергелях и целом ряде других осадков.

5) Микролинзовидные, если цикличность настолько локализована, что слойки кажутся залегающими несогласно даже в масштабе образца или шлифа.

Структуры в сечении, параллельном слоистости, подразделяются на:

1) кристаллические, если основная масса составлена хорошо индивидуализированными чешуйками;

2) скрытокристаллические, если кристаллическое строение различимо с трудом по присутствию слабо преломляющих участков скрытокристаллические, или аморфные, если глинистое вещество кажется изотропным. Глинистая масса имеет кристаллическое строение, а впечатление изотропности обусловлено компенсацией, возникающей при наложении друг на друга мелких кристаллических частиц.

Среди скрытокристаллических структур можно выделить следующие разновидности:

а) трещиноватые, сетчатые, обусловленные ориентированным расположением минералов по стенкам трещин;

б) петельчастые и хлопьевидные. Петельчатая структура характеризуется спутанноволокнистым сложением, напоминающем строение микроскопических волокон антигорита; хлопьевидная – присутствием округлых участков, окаймленных более высоко двупреломляющем материалом (либо слоистыми силикатами, либо кристаллами кальцита);

в) струйчатые, флюидальные, муаровые, обусловленные различными оптическими эффектами.

Структуры глинистых компонентов в цементе песчаных пород. Глинистая фракция пород представляет существенный интерес даже в тех случаях, когда присутствует в породе в подчиненном количестве или в виде незначительной примеси. Если глинистые минералы остаются неизменными среди изменяющейся основной массы породы, по ним можно судить о ранних этапах эволюции породы. И наоборот, если преобразуются глинистые минералы, а основная масса породы остается неизменной, по ним можно судить о недавних этапах эволюции породы.

Возникает проблема глинистых цементов, для которых тщательно разработана классификация структур глинистых цементов песчаников. Они подразделены на микроагрегатные, чешуйчатые, пленочные, крустификационные, вермикулитоподобные, лепидобластовые, сноповидные. В песках и песчаниках возникают новообразования глинистых минералов или слюидистых силикатов, составляющих существенную часть породы.

Слоистые силикаты участвуют в формировании оолитов и конкреционных структур. К этой категории близки также железные руды или породы с железистыми оолитами: изучение эволюции слоистых силикатов типа шамозитов и хлорита позволяет восстановить условия раннего и позднего диагенеза этих пород.

Особенностью некоторых глин является их пеллетовая текстура. Пеллеты представляют собой небольшие, округлые агрегаты глинистых минералов и мелкого кварца, рассеянные в матриксе, представленном тем же материалом. По размерам пеллеты составляют в диаметре 0,1-1,3мм, а в некоторых случаях достигают нескольких миллиметров(в длину). Их образование приписывают действию течения воды.

В некоторых глинистых породах осадочного происхождения проявляются реликтовые структуры, унаследованные от материнских пород, из которых они образовались. Примерами являются сапролиты,которые произошли от различных грубых вулканических и метаморфических пород. В этих породах достаточно хорошо сохранились » РЕЛИКТЫ» первичных минералов, поэтому можно проследить первоначальную гнейсовую сланцеватость, порфиробласты.

Глинистые породы

Наиболее распространенными осадочными породами являются глинистые, на долю которых приходится больше 50% от объема всех осадочных пород. Они состоят из частиц менее и содержат обычно свыше 30% тончайших частиц, размером менее . В большинстве случаев глинистые породы образуются при выветривании магматических и других пород. В состав глин входят глинистые минералы, образующиеся при химическом выветривании: каолинит, монтмориллонит, гидрослюды и др., а также обломочные частицы, состоящие из зерен опала, кварца, полевых шпатов, слюд, оксидов и гидроксидов алюминия, глауконита и других минералов. Часто в глинах присутствует органическое вещество.

По степени литифицированности среди глинистых пород выделяются глины — легко размокающие породы, и аргиллиты—сильно уплотненные глины, потерявшие способность размокать.

Глины в сухом состоянии образуют крепкие агрегаты, дающие землистый или раковистый излом, имеющие мелкопористую текстуру, растирающиеся в порошок. Глины энергично впитывают влагу, при этом размокают и становятся пластичными и водоупорными. Окраска глин разнообразна и зависит как от состава глин, так и от примесей. По составу минералов, слагающих основную массу глин, выделяют их разности:

Каолинитовые глины, или каолины, состоят преимущественно из каолинита; в чистом виде имеют белый или светло-серый цвет, жирные на ощупь, в воде не разбухают. Являются ценным сырьем для изготовления фарфора, фаянса, огнеупорного кирпича и др.

Монтмориллонитовые глины, или бентониты, состоят преимущественно из монтмориллонита; цвет светло-серый с желтоватым и зеленоватым оттенком, на ощупь жирные, намокая, становятся очень пластичными и увеличиваются в объеме — разбухают. Применяются для очистки многих продуктов, в парфюмерии, для приготовления буровых растворов.

Гидрослюдистыеглины— землистые породы белой, серой, зеленой или пестрой окраски. В воде не разбухают. Применяются для изготовления огнеупорного кирпича и различных керамических изделий.

Широко развиты в природе полиминеральные глины, в которых одновременно присутствуют многие глинистые минералы, а в обломках также и другие минеральные примеси (кварц, слюды и др.). Окраска разнообразная, реакция с водой также различна и зависит от преобладающего минерала. Применяются для изготовления кирпича и грубой керамики.

Аргиллиты — уплотненные в процессе литификации глины, полностью или частично потерявшие способность размокать в воде. Обычно окрашены в более темные цвета, чем глины. По составу наиболее часто гидрослюдистые, кроме того, в них присутствуют кварц, полевые шпаты, слюды и др.

Кроме хорошо отсортированных пород, встречаются смешанные, или разнозернистые, породы, в составе которых присутствуют обломки разных размеров.

Таким породам дается двойное или тройное название, например глинистые пески, глинисто-алевритовые пески и т.п. К смешанным породам относятся супеси и суглинки, состоящие из смеси песчаных, алевритовых и глинистых частиц. На долю последних в супесях приходится 3-10%, и они по своим физическим свойствам ближе к пескам; в суглинках – 10-30%, что обусловливает их сходство с глинами.

В зависимости от условий образования выделяют суглинки разных типов. Широко распространены моренныесуглинки, образовавшиеся из материала, принесенного ледниками. Происхождение накладывает соответствующий отпечаток на облик этой породы, характеризующейся слабой сортировкой •слагающего ее материала: наряду с глинистыми, пылеватыми и песчаными частицами в них можно встретить обломки размерами от гравия до валунов разнообразной формы, величины и состава.

Лёссовидныесуглинки имеют также смешанный состав — в них помимо пылеватых частиц (0,05—0,005 мм), характерных для лёссов, содержится значительное количество более мелких. Лёссовидные суглинки, подобно лёссам, обладают большой пористостью, содержат карбонатную примесь. Обычно лёссовидные суглинки, намокая, не уменьшаются в объеме, но встречаются и просадочные разности.

Перейти к оглавлению

Вперед

Назад

Классификация и структура глины

Глинистые породы — уплотненные (связные) скопления мельчайших частиц разрушенных пород (“породной муки”), состоящие преимущественно из глинистых минералов.

Минералы глин представлены тонкими минеральными частичками слоистых силикатов (менее 0,05мм в поперечнике) обычно чешуйчатого габитуса с весьма совершенной спайностью. Образуются они при разложении силикатных минералов. Наиболее известные из минералов глин -снежно-белый каолинит и монтмориллонит. Также сюда относятся монотермит, галлуазит, гидрослюды, иногда палыгорскит.

Хотя в глинистых породах частицы в основной массе имеют размер менее 0,004 мм, обычно в них присутствует достаточное количество частиц алевритовой размерности. Большинство этих пород представляет собой смесь двух кластических силикатных материалов – горную муку и глину. Многие ледниковые глины и эоловые пылевые накопления сложены в основном частицами кварца, полевого шпата и слюды; этот материал известен как горная мука, он почти не отличается от материала песков, за исключением размера частиц.

Собственно глины состоят из тончайших чешуйчатых кристаллов минералов, образующихся при выветривании полевых шпатов и других разрушающихся минералов. Эти породы существенно отличаются по составу и свойствам от более крупнозернистых осадков. Помимо глинистых минералов в глинах в качестве акцессорных компонентов в различных количествах обычно присутствуют хемогенные образования (сидерит, кальцит), органические вещества и разнообразные коллоиды. Очевидно, что по мере увеличения количества неглинистых минералов возрастает их роль в определении свойств глин.

Глины используются в производстве керамики, бумаги, резины, катализаторов и др. Глины весьма важны для многих областей деятельности человека, например для сельского хозяйства и инженерного дела. Для каждой области применения глин существуют специфические требования к различному сочетанию свойств.

Классификация глин

Глины классифицируют по составу, происхождению, окраске, по их практичному использованию. Если один из минералов преобладает, глины называют по этому минералу – каолинитовая, галлуазитовая и т.д.

По характеру технических требований промышленности среди глин выделяют четыре наиболее важные группы: легкоплавкие, огнеупорные и тугоплавкие; каолины; адсорбционные (высокодисперсные монтмориллонитовые).

Легкоплавкие глины – полиминеральные, обычно железисто- монтмориллонитовые и гидрослюдистые (часто с примесью песка и органических веществ), показатель огнеупорности менее 1350°С.

Огнеупорные и тугоплавкие глины характеризуются высоким содержанием глинозема (20-42%), высокой связующей способностью; имеют мономинеральный состав (каолинитовый или монотермитовый) и огнеупорность не ниже 1580°С. Тугоплавкие глины не выдержаны по минеральному составу и имеют огнеупорность от 1350 до 1580°С.

Каолин – разновидность глин, сложенная преимущественно каолинитом,; не имеет пластичности, высокой дисперсности и значительной связующей способности.

Адсорбционные глины. По минералогическому составу в основном монтмориллонитовые, отличаются повышенной связующей способностью. К этой группе относят бентониты.

По окраске различают желтые, голубые, красные или бурые, зеленые, черные глины.

Номенклатура глинистых пород

Аргиллиты — неслоистые породы, состоящие преимущественно из одного или многих глинистых минералов. Именно для этой группы пород применяется обычно удачный термин «глина». Однако слово «глина» обозначает также и продукты выветривания, или, сами глинистые минералы, материал вулканической и гидротермальной природы, поэтому, когда нужно указать, что речь идет о породе, следует говорить «аргиллит».

Глинистые сланцы, или слоистые аргиллиты. Их слоистость возникла в процессе осадконакопления.

Сланцы. Любая порода, рассланцованная под влиянием механического воздействия, является сланцем. Сланцеватость не зависит от слоистости, характерной для глинистых сланцев и обусловленной плоскостями напластования. Понятно, что оба типа отдельности могут присутствовать одновременно. Крупные сланцеватые серии называются иногда «филлитами». Если порода распадается на крупные тонкие плитки, ее называют «кровельным сланцем».

Мергели. Между глинами и карбонатными породами существуют переходные разности, которые называют мергелями. Глинистые известняки в отличие от мергелей уплотнены и консолидированы.

Термины «глинистый мергель», «мергелистая глина», «мергелистый известняк» являются синонимами. Для пород, карбонатная часть которых представлена доломитом, удобно использовать выражения «доломитовая глина», «доломитовый мергель» и «глинистый доломит».

Песчаные аргиллиты. Существуют переходные формы между глинами с одной стороны, песками и песчаниками с другой. Можно говорить о песчаных глинах, песчаных глинистых сланцах, песках, глинистых песчаниках.

Структуры и текстуры глинистых пород

Под структурой глин подразумевают распределение компонентов породы по гранулярному составу, форму частиц, их пространственную ориентировку по отношению друг к другу и силы сцепления, соединяющие их вместе.

Различают структуры в сечении, перпендикулярном к наслоению, и структуры в сечении, параллельном наслоению.

Структуры в сечении, перпендикулярном к наслоению, разделяются на:

1) гемогенные, если напластование или слоистость не выражены;

2) ориентированные, если слоистые силикаты имеют отчетливую ориентировку, возникшую при осадконакоплении, диагенезе и т.д.

3) слоистые, если порода состоит из чередующихся слойков;

4) циклические, если в породе наблюдается ритмическое чередование, например, в ленточных глинах, в ленточных мергелях и целом ряде других осадков.

5) Микролинзовидные, если цикличность настолько локализована, что слойки кажутся залегающими несогласно даже в масштабе образца или шлифа.

Структуры в сечении, параллельном слоистости, подразделяются на:

1) кристаллические, если основная масса составлена хорошо индивидуализированными чешуйками;

2) скрытокристаллические, если кристаллическое строение различимо с трудом по присутствию слабо преломляющих участков скрытокристаллические, или аморфные, если глинистое вещество кажется изотропным. Глинистая масса имеет кристаллическое строение, а впечатление изотропности обусловлено компенсацией, возникающей при наложении друг на друга мелких кристаллических частиц.

Среди скрытокристаллических структур можно выделить следующие разновидности:

а) трещиноватые, сетчатые, обусловленные ориентированным расположением минералов по стенкам трещин;

б) петельчастые и хлопьевидные. Петельчатая структура характеризуется спутанноволокнистым сложением, напоминающем строение микроскопических волокон антигорита; хлопьевидная – присутствием округлых участков, окаймленных более высоко двупреломляющем материалом (либо слоистыми силикатами, либо кристаллами кальцита);

в) струйчатые, флюидальные, муаровые, обусловленные различными оптическими эффектами.

Структуры глинистых компонентов в цементе песчаных пород. Глинистая фракция пород представляет существенный интерес даже в тех случаях, когда присутствует в породе в подчиненном количестве или в виде незначительной примеси. Если глинистые минералы остаются неизменными среди изменяющейся основной массы породы, по ним можно судить о ранних этапах эволюции породы. И наоборот, если преобразуются глинистые минералы, а основная масса породы остается неизменной, по ним можно судить о недавних этапах эволюции породы.

Возникает проблема глинистых цементов, для которых тщательно разработана классификация структур глинистых цементов песчаников. Они подразделены на микроагрегатные, чешуйчатые, пленочные, крустификационные, вермикулитоподобные, лепидобластовые, сноповидные. В песках и песчаниках возникают новообразования глинистых минералов или слюидистых силикатов, составляющих существенную часть породы.

Слоистые силикаты участвуют в формировании оолитов и конкреционных структур. К этой категории близки также железные руды или породы с железистыми оолитами: изучение эволюции слоистых силикатов типа шамозитов и хлорита позволяет восстановить условия раннего и позднего диагенеза этих пород.

Особенностью некоторых глин является их пеллетовая текстура. Пеллеты представляют собой небольшие, округлые агрегаты глинистых минералов и мелкого кварца, рассеянные в матриксе, представленном тем же материалом. По размерам пеллеты составляют в диаметре 0,1-1,3мм, а в некоторых случаях достигают нескольких миллиметров(в длину). Их образование приписывают действию течения воды.

В некоторых глинистых породах осадочного происхождения проявляются реликтовые структуры, унаследованные от материнских пород, из которых они образовались. Примерами являются сапролиты,которые произошли от различных грубых вулканических и метаморфических пород. В этих породах достаточно хорошо сохранились «РЕЛИКТЫ» первичных минералов, поэтому можно проследить первоначальную гнейсовую сланцеватость, порфиробласты.

Другим примером реликтовой структуры являются бентониты и близкие к ним осадки, образующиеся при преобразовании вулканического пепла. Нереликтовые структуры включают оолитовые и пизолитовые формы, возникающие в некоторых бокситовых и диаспоровых глинах.

Известны также псевдоморфные замещения ракушечного материала монтмориллонитом и диагенетически перекристаллизованные структуры, подобные «метакристаллам» иллитовой слюды в тонкозернистой иллитовой основной массе. Большинство глинистых сланцев, однако, не проявляет ни одной из этих особенностей; они либо бесструктурны, либо слоисты.

Тонкослойные сланцы характеризуются ориентированными пластинчатыми слюдистыми компонентами, параллельными плоскости напластования, что хорошо видно под микроскопом. Хотя отдельные кристаллы располагаются не строго параллельно к плоскости напластования, шлифы, приготовленные перпендикулярно к этой плоскости, проявляют эффект одновременного погасания, как и в случае если бы шлиф был сделан из единого кристалла. В пластинчатых минералах световые колебания медленнее и параллельны спайности, поэтому проявляется параллельное погасание – эффект агрегатного погасания.

Однако в некоторых глинах и сланцах глинистые минералы проявляют беспорядочную ориентировку. Подобное явление может быть результатом аутигенной кристаллизации на месте. В других случаях подобное явление вызывается нарушением первичной структуры иллоядными донными организмами.

Свежеотложенные илы имеют чрезвычайно высокую водонасыщенность и очень большую пористость. Первоначальная пористость может составлять 70-80%. Поскольку в среднем в глинистых сланцах пористость составляет только 13%, то это означает, что первичные отложения были сильно уплотнены и обезвожены. Тот факт, уменьшение пористости происходит скорее за счет уплотнения, а не выполнения пор (как у песчаников), подтверждается постепенными изменениями структуры, которые направлены на то, чтобы ориентировать глинистые пластинки параллельно друг к другу и плоскости напластования.

Добавить комментарий

Закрыть меню